一种功率半导体键合接触检测的方法与流程

1.本发明涉及半导体键合技术领域，具体为一种功率半导体键合接触检测的方法。


背景技术：

2.在功率半导体产品生产流程分为，设计、制造、封测三个流程，在封测生产环节主要加工工艺分为diebond(芯片焊接)和wirebond(引线键合)；引线键合主要目的是使用超声波机构在外力的作用下将粗铝线(100um-500um)焊接到芯片与引线框架的焊接点；在焊接头接触到焊接面时，需要下压一定的深度，精确控制下压长度是产品键合可靠性与一致性的基础。
3.传统的超声波铝线键合设备，下压行程控制是焊头驱动臂下压一定的距离，一般要求时接触到焊接表面后继续行走100um，但是由于引线框架或前级工艺导致被焊接面会存在略微的高低差，因此通过下压一定距离确定压住引线框架的方法是不可靠的，特别是在高速批量键合产品时，经常会出现产品一致性不过关的现象。
4.为此，我们提出一种功率半导体键合接触检测的方法。


技术实现要素：

5.为了弥补现有技术的不足，本发明提供如下技术方案：一种功率半导体键合接触检测的方法，包含以下步骤：
6.步骤1：焊接头下行
7.焊接头整体被驱动臂驱动下行；
8.步骤2：接触检测
9.焊接头接触到引线框架上表面后收缩；
10.步骤3：计算
11.通过检测电路，计算成焊接头为位移量；
12.步骤4：停止移动
13.运行到目标位移量后，焊接头停止下降。
14.优选的，所述步骤1、步骤2、步骤3与步骤4中所述焊接头包括位移传感器、下压力发生器、超声波换能器、铝线送线管、劈刀、切刀、铝线，其中所述位移传感器、下压力发生器为一个整体与驱动臂硬链接，所述超声波换能器、铝线送线管、劈刀、切刀、铝线为一个整体与驱动臂软连接，且可以相对位移传感器、下压力发生器进行小幅度上下移动，所述位移传感器可以检测超声波换能器、铝线送线管、劈刀、切刀、铝线整体相对位移传感器、下压力发生器的相对位置，所述切刀靠近劈刀安装但不接触，所述铝线送线管靠近劈刀安装但不接触，所述铝线有铝线送线管中穿过并置于劈刀的端头，所述超声波换能器和劈刀紧密固定连接。
15.优选的，所述步骤1中焊接头首先进行高速运动，运行到接触面上方一定距离后变为低速向下运动。
16.优选的，所述焊接头运行到接触面上方后变为低速向下运动的距离为2～3mm。
17.优选的，所述步骤2与步骤3中焊接头接触到引线框架上表面后，继续下移，同时位移传感器进行工作，并通过与位移传感器连接的检测电路进行检测，并计算焊接头的位移量。
18.优选的，所述位移传感器包括传感器推动杆、铁氧体、线圈空心轴，所述传感器推动杆与铁氧体是一体化结构长形圆柱体，所述传感器推动杆与铁氧体安装于线圈空心轴空心轴中，可以上下往复运动。
19.优选的，所述焊接头接触到引线框架上表面后，带动传感器推动杆与铁氧体向线圈空心轴内收缩，铁氧体进入线圈空心轴的部分越多，线圈空心轴内线圈的磁通感应量越大，线圈空心轴内谐振频率降低，通过频率检测电路，得到实际输出频率，换算成为位移量。
20.优选的，所述位移传感器数据更新率为0.5ms，所述位移传感器检测精度为0.2um。
21.优选的，所述步骤4中通过位移传感器检测到焊接头运行至设定的目标位移量后，驱动臂停止运行，焊接头停止并停留在目标位置。
22.优选的，所述焊接头停留在目标位置时会对铝线产生一定压力，防止铝线在焊接过程中发生位移。
23.有益效果
24.与现有技术相比，本发明提供了一种功率半导体键合接触检测的方法，具备以下有益效果：
25.1、该一种功率半导体键合接触检测的方法，通过驱动臂驱动焊接头下行，焊接头接触到引线框架上表面后，带动传感器推动杆与铁氧体向线圈空心轴内收缩，铁氧体进入线圈空心轴的部分越多，线圈空心轴内线圈的磁通感应量越大，线圈空心轴内谐振频率降低，通过频率检测电路，通过得到实际输出频率，换算出焊接头的精确位移量位移量。
26.2、该一种功率半导体键合接触检测的方法，通过焊接头接触到引线框架上表面后，带动传感器推动杆与铁氧体向线圈空心轴内收缩，在传感器推动杆与铁氧体向线圈空心轴内收缩的过程中，频率检测电路以0.5ms的数据更新率持续检测传感器推动杆与铁氧体向线圈空心轴内的收缩量，通过高频率的数据刷新，提升焊接头位移量的精度。
27.3、该一种功率半导体键合接触检测的方法，通过频率检测电路以0.5ms的数据更新率持续检测传感器推动杆与铁氧体向线圈空心轴内的收缩量，并提升传感器推动杆与铁氧体向线圈空心轴内的收缩量的检测精度，进而使得在实际键合生产过程中，可避免因焊接面高度不一致导致的接触不良或表面损坏，确保焊接可靠性与一致性，极大提高产品压合稳定性于可靠性。
附图说明
28.图1为本发明的焊接头的整体结构示意图；
29.图2为本发明的位移传感器的结构示意图。
30.图中：1、位移传感器；11、传感器推动杆；12、铁氧体；13、线圈空心轴；2、下压力发生器；3、超声波换能器；4、铝线送线管；5、劈刀；6、切刀；7、铝线。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.请参阅图1-2，一种功率半导体键合接触检测的方法，包含以下步骤：
33.步骤1：焊接头下行
34.焊接头整体被驱动臂驱动下行，焊接头首先进行高速运动，运行到接触面上方2～3mm后变为低速向下运动；
35.步骤2：接触检测
36.焊接头接触到引线框架上表面后，带动位移传感器1中的传感器推动杆11与铁氧体12向线圈空心轴13内收缩，位移传感器1数据更新率为0.5ms，位移传感器1检测精度为0.2um；
37.步骤3：计算
38.铁氧体12进入线圈空心轴13的部分越多，线圈空心轴13内线圈的磁通感应量越大，线圈空心轴13内谐振频率降低，通过频率检测电路，得到实际输出频率，换算成为位移量；
39.步骤4：停止移动
40.通过位移传感器1检测到焊接头运行至设定的目标位移量后，驱动臂停止运行，焊接头停止并停留在目标位置，焊接头停留在目标位置时会对铝线7产生一定压力，防止铝线7在焊接过程中发生位移。
41.作为本发明的一种实施方式，步骤1、步骤2、步骤3与步骤4中焊接头包括位移传感器1，下压力发生器2、超声波换能器3、铝线7送线管4、劈刀5、切刀6、铝线7，其中位移传感器1、下压力发生器2为一个整体与驱动臂硬链接，超声波换能器3、铝线7送线管4、劈刀5、切刀6、铝线7为一个整体与驱动臂软连接，且可以相对位移传感器1、下压力发生器2进行小幅度上下移动，位移传感器1可以检测超声波换能器3、铝线7送线管4、劈刀5、切刀6、铝线7整体相对位移传感器1、下压力发生器2的相对位置，切刀6靠近劈刀5安装但不接触，铝线7送线管4靠近劈刀5安装但不接触，铝线7有铝线7送线管4中穿过并置于劈刀5的端头，超声波换能器3和劈刀5紧密固定连接。
42.作为本发明的一种实施方式，位移传感器1包括传感器推动杆11、铁氧体12、线圈空心轴13，传感器推动杆11与铁氧体12是一体化结构长形圆柱体，传感器推动杆11与铁氧体12安装于线圈空心轴13空心轴中，可以上下往复运动。
43.需要说明的是，通过驱动臂驱动焊接头下行，焊接头接触到引线框架上表面后，带动传感器推动杆11与铁氧体12向线圈空心轴13内收缩，铁氧体12进入线圈空心轴13的部分越多，线圈空心轴13内线圈的磁通感应量越大，线圈空心轴13内谐振频率降低，通过频率检测电路，通过得到实际输出频率，换算出焊接头的精确位移量位移量，在传感器推动杆11与铁氧体12向线圈空心轴13内收缩的过程中，频率检测电路以0.5ms的数据更新率持续检测传感器推动杆11与铁氧体12向线圈空心轴13内的收缩量，通过高频率的数据刷新，提升焊接头位移量的精度，，通过频率检测电路以0.5ms的数据更新率持续检测传感器推动杆11与
铁氧体12向线圈空心轴13内的收缩量，并提升传感器推动杆11与铁氧体12向线圈空心轴13内的收缩量的检测精度，进而使得在实际键合生产过程中，可避免因焊接面高度不一致导致的接触不良或表面损坏，确保焊接可靠性与一致性，极大提高产品压合稳定性于可靠性。
44.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
45.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
46.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。